PHẦN II
ĐỀ VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI
BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC KẾT CẤU
BÀI TẬP LỚN SỐ 1
TÍNH HỆ THANH PHẲNG TĨNH ĐỊNH
BẢNG SỐ LIỆU BÀI TẬP LỚN SỐ 1
T Kích thước hình học (m) Tải trọng
hứ tự
q(K P M
L1 L2 L3
N/m) (KN) (KNm)
1 8 12 10 30 80 150
2 10 8 12 40 100 120
3 12 10 8 50 120 100
4 8 10 12 20 100 150
5 10 12 8 40 80 150
6 12 8 10 30 120 120
7 8 8 10 50 100 150
8 10 10 8 20 80 100
9 12 12 10 40 120 150
1 10 12 12 30 100 120
0
Ghi chú: Sinh viên
49 trang |
Chia sẻ: Tài Huệ | Ngày: 19/02/2024 | Lượt xem: 70 | Lượt tải: 0
Tóm tắt tài liệu Đề và hướng dẫn giải Bài tập lớn cơ học kết cấu, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
n chọn những số liệu trong bảng số liệu phù hợp với hình
vẽ của mình.
YÊU CẦU VÀ THỨ TỰ THỰC HIỆN
I. Xác định nội lực trong hệ ghép tĩnh định:
1.1. Xác định phản lực tại các gối tựa.
1.2. Vẽ các biểu đồ nội lực: mô men uốn M, lực cắt Q và lực dọc N.
1.3. Vẽ các đường ảnh hưởng: đahRA, đahMB, đahQB và đahQI khi lực thẳng
đứng P = 1 di động trên hệ khi chưa có hệ thống mắt truyền lực. Dùng đah để
kiểm tra lại các trị số RA, MB, QB, QI đã tính được bằng giải tích.
1.4. Vẽ lại các đường ảnh hưởng: đahRA, đahMB, đahQB và đahQI khi lực
thẳng đứng P = 1 di động trên hệ khi có hệ thống mắt truyền lực.
1.5. Tìm vị trí bất lợi nhất của đoàn tải trọng gồm 4 lực tập trung di động trên
hệ khi có mắt truyền lực để mô men uốn tại tiết diện K có giá trị tuyệt đối lớn
nhất.
II. Xác định một trong các chuyển vị sau của hệ tĩnh định:
Chuyển vị đứng tại F, Chuyển vị ngang tại H, Chuyển vị góc xoay tại tiết diện
R do tác dụng đồng thời của hai nguyên nhân tải trọng và chuyển vị cưỡng bức
của gối tựa (xem hình vẽ).
8 2
Biết: J1 = 2J; J2 = 3J; E = 2. 10 (KN/m );
-6 4 4
J = 10 . L1 (m ); Δ = 0,01. L1 (m); ϕ = Δ/L2.
SƠ ĐỒ TÍNH HỆ TĨNH ĐỊNH
2 4m 4m
a = L /4 ; b = L /4 ; c = L /4.
P P 1,5P 2P 1 2 3
a a a a a a a b b b b c c c c c
q P 1
F q
M A B
3m J J K I
J1
J1
0,5L2
J2
0,5L
2 L1 L1
Δ
4 4m 2
2
q
3m q P
M J1 J1
J J A K I B
L2 J
2 J J1
ϕ P H
L
4m 4m 1
2
M
q q 3
3m P F P
J1
J A
1 J B I
K
L2 J2 J1 Δ
L
1 4m 4m
4
q
3m P M
J1 J1 4
0,5L q
2 R P
J2 J2
A
J J K I B
Δ J1
L1
d
4 4m 4m L1
2 5
q
P P
3m q M K
J1 A
J R J I B
L2 J2 J2 J1
Δ
L1 4m L1 L1 b b b b c c c c c
4 2 2
VÍ DỤ THAM KHẢO
Đề bài:
Số đề: 4. 5. 3
4 ) Số thứ tự của sơ đồ kết cấu
5 ) Số liệu về kích thước hình học (hàng thứ 5): L1 = 10m; L2 = 12m; L3 =
8m
3 ) Số liệu về tải trọng (hàng thứ 3): q = 50KN/m; P =120 KN; M =100 KNm.
Với các số liệu đã cho, sơ đồ tính của kết cấu được vẽ lại như sau (Hình 1):
q=50KN/m
P=120KN
3m T
2J 2J
S L M=100KNm
6m q P=120KN
3J G R A B
3J
J J M N K I
6m 2J
Δ
C
D E
2,5 4m 4m 5m 3m 6m 3m 4m 2 2 2
Hình 1.1
Trình tự tính toán:
1. Xác định nội lực trong hệ tĩnh định
1.1 Xác định các phản lực gối tựa:
) Đặt tên các gối tựa và các nút của khung (Hình 1.1).
) Phân tích hệ chính phụ: Lập sơ đồ tầng (Hình 1.2)
) Lần lượt tính toán từ hệ phụ đến hệ chính theo thứ tự sau:
1.Tính dầm MN: YM = 150 KN Æ Truyền phản lực xuống khung GEM
YN = 150 KN Æ Truyền phản lực xuống dầm AB
2.Tính dầm AB:
Σ MA = - YB.8 + P.6 - YN.3 = - YB.8 + 120.6 - 150.3 = 0Æ YB = 33,75 KN
Σ MB = YA. 8 - P.2 - YN.11 = YA. 8 - 120. 2 - 150.11 = 0 Æ YA = 236,25 KN
Kiểm tra lại kết quả tính YA và YB bằng phương trình ΣY = 0 Æ Cho ta kết
quả đúng.
3. Tính khung GEM:
q=50KN/m
q=50KN/m
P=120KN
T
M N
L M=100KNm
S Y = 150
M YN = 150
q=50KN/m 150 P=120KN
300 G A B
G R
362,5 K I
XG = XE
YG = 300
YA = 236,25 YB= 33,75
XE = 362,5
C D E
XC = 362,5
YC = 60,63 YD = 609,38 Hình 1.2
Σ MG = - XE.6 + q.3. 6,5 + YM.8 = - XE. 8 + 50.3.6,5 + 150.8 = 0
Æ XE = 362,5 KN
ΣX = 0 Æ XG = 362,5 KN
ΣY = 0 Æ YG = 300 KN
Truyền phản lực XG và YG sang khung chính CD (lưu ý đổi chiều của phản lực)
4. Tính khung CD:
Σ MC = - YD. 8 - P. 2,5 + q.5. 2 + M + YG. 8 + XG. 6 = 0
Æ YD = 609,375 KN
ΣX = 0 Æ XC = 362,5 KN
ΣY = 0 Æ YC = 60,625 KN
1.2. Dùng phương pháp mặt cắt xác định nội lực trong hệ:
1.2.1. Vẽ biểu đồ mô men M (Hình 1.3).
4400
4350
300 2175
2075
4050
675 450
125 2175 180
225
1500 67,5
M
(KNm)
Hình 1.3
1.2.2. Vẽ biểu đồ lực cắt Q: Dựa vào các liên hệ vi phân giữa mô men M và
Δ M
lực cắt Q, dùng công thức: Q = Q0 ± biểu đồ lực cắt Q (Hình 1.4)
AB AB L
được suy từ biểu đồ mô men M.
30
170 465
120 300
86,25
362,5 150 33,75
362,5
Q
362,5 (KN)
Hình 1.4
3. Vẽ biểu đồ lực dọc N: Biểu đồ lực dọc N (Hình 1.5) được suy từ biểu đồ
lực cắt Q bằng cách tách các nút và xét cân bằng về lực.
475,625
325,625
104,375
309,375
362,5
609,375
60,625
N Hình 1.5
(KN)
4. Kiểm tra cân bằng các nút: S; T; L; G; R của khung CD khung GEM.
♦ Về mô men: Nút G không cần kiểm tra vì có các mô men nội lực, ngoại lực
bằng 0.
4050 T
4400 4400
Σ MS = 4350 - 300 - 4050 = 0 S
300
4350 1500
Σ MT = 4400 - 4400 = 0 2075 R
L
Σ ML = 2075 + 100 - 2175 = 0 100 675
2175
Σ MR = 1500 + 675 - 2175 = 0 2175
♦Về lực: Từ kích thước hình học của khung ta có: Sinα = 0, 6; Cosα = 0, 8
Y Y Y
325,625
a) b) c) 104,375
S 170
120 X T α L
α X 465
465 α X
362,5 362,5
475,625
30 309,375
104,375
60,625
Hình 1.6
• Kiểm tra nút S: (Hình 1.6a)
ΣX = 325,625. 0,8 - 362,5 + 170. 0,6 = 0
ΣY = 60,625 - 120 - 170. 0,8 + 325,625. 0,6 = 0
• Kiểm tra nút T: (Hình 1.6b)
ΣX = 30. 0,6 - 475,625. 0,8 + 104,375. 0,8 + 465. 0,6 = 0
ΣY = 465. 0,8 - 30. 0,8 - 104,375. 0,6 - 475,625. 0,6 = 0
• Kiểm tra nút L (Hình 1.6c):
ΣX = 362,5 - 104,375. 0,8 - 465. 0,6 = 0
ΣY = 309,375 + 104,375. 0,6 - 465. 0,8 = 0
• Kiểm tra nút G (Hình 1.7b):
ΣX = 362,5 - 362,5 = 0
ΣY = - 309,375 - 300 + 609,375 = 0
♦ Kiểm tra tổng hợp một phần của khung (Hình 1.7a):
Y
a) P=120KN b)
q=50KN/m 309,375
T
362,5
M=100KNm
S L G 362,5 X
4350KNm 362,5KN 2175KNm
300
609,375
60,625KN 309,375KN
Hình 1.7
ΣX = 362,5 - 362,5= 0
ΣY = 60,625 + 309,375 - 120 - 50. 5 = 0
ΣMS= 4350 - 120. 2,5 + 50. 5. 2 + 100 - 2175 - 309,375. 8 = 0
1.3. Vẽ các đường ảnh hưởng (đah) RA, MB, QB, QI: Khi lực thẳng đứng P =1
di động trên hệ khi chưa có mắt truyền lực (Hình 1.8) ta nhận thấy các tiết diện
cần vẽ đah đều thuộc hệ phụ của CD nên khi P = 1 di động trên khung chính CD
thì đah sẽ trùng với đường chuẩn do đó ta chỉ quan tâm và vẽ đah thuộc hệ MN
và AB.
T F
1. Vẽ các đahRA, đahMB, đahQB , đahQB và đahQI khi lực thẳng đứng P= 1
di động trên hệ khi chưa có mắt truyền lực (Hình 1.8b,c,d,e,f):
a) q=50KN/m
P=120KN
P=1
G
M N A K I B
2. Dùng đah để kiểm tra lại các trị số RA, MB, QB và QI đã tính bằng giải tích:
1,375 ⋅ 6
R = 50 ⋅ + 120 ⋅ 0,25 = 236,25 KN ; M = 0
A 2 B
T 0,375 ⋅ 6 F
Q = 50 ⋅ - 120 ⋅ 0,75 = - 33,75 KN ; Q = 0
B 2 B
T 0,375 ⋅ 6
Q = 50 ⋅ - 120 ⋅ 0,25 = 86,25 KN ;
I 2
F 0,375 ⋅ 6
Q = 50 ⋅ - 120 ⋅ 0,75 = - 33,75 KN ;
I 2
So sánh với kết quả tính theo giải tích cho ta thấy kết quả tính theo hai cách
là bằng nhau.
T F
3. Vẽ lại các đahRA, đahMB, đahQB , đahQB , đahQI và đahMk khi lực thẳng
đứng P = 1 di động trên hệ khi có mắt truyền lực (Hình 1.9):
P=1
5,5m 5,5m 6m 5m 4m 4m
G A B
M N K I
4. Tìm vị trí bất lợi nhất của hệ 4 lực tập trung P1; P2; P3; P4 di động trên hệ
khi có mắt truyền lực để MK có giá trị tuyệt đối lớn nhất.
Ta nhận thấy đahMK (Hình 1.10a) gồm 4 đoạn thẳng → tính các trị số tgαi
ứng với các đoạn thẳng lần lượt từ trái qua phải:
tgα1 = - 0,25; tgα2 = 0,5; tgα3 = 0; tgα4 = - 0,5.
Lần lượt cho đoàn tải trọng di động từ trái qua phải sao cho các lực tập
trung lần lượt đặt vào các đỉnh I, II, III của đahMK (theo 5 sơ đồ trong hình
1.10b.c.d.e.f).
⎡dM ⎤
Tìm vị trí có đạo hàm K đổi dấu để xác định lực P .
⎢ d ⎥ th
⎣ dz Z ⎦
2m 4m 4m
P1 = P2 = 120KN ; P3 = 180KN ; P4 = 240KN
P=1
P P2 P P4
1 3
G
M N A K I B
5m 3m 6m 3m 4m 2m 2m 2m
1,5
I
1
đah MK (m)
a)
1 1
4 II III
P P P P
1 1 2 3 4
b)
2 P1 P2 P3 P4
c)
3 P1 P2 P3 P4
d )
4 P1 P2 P3 P4
e)
5 P1 P2 P3 P4
f)
Hình 1.10
♣ Thử lần 1: Cho P4 đặt vào đỉnh I của đahMK (sơ đồ 1)
+ Khi P4 đặt ở bên trái đỉnh I ta có:
T
⎡dMK ⎤
⎢ ⎥ = (P3 + P4). tgα1 = - (180 + 240). 0,25 = - 105 < 0
⎣ dZ ⎦
+ Khi P4 đặt ở bên phải đỉnh I ta có:
F F
⎡dMK ⎤
⎢ ⎥ = P3. tgα1 + P4. tgα2 = - 180. 0,25 + 240. 0,5 = 75 > 0
⎣ dZ ⎦
Ta nhận thấy đạo hàm đổi dấu nên P4 đặt ở đỉnh I là Pth . Tính MK ứng với sơ
đồ 1:
MK = - 180. 0,5 - 240. 1,5 = - 450 KNm
♣ Thử lần 2: Cho P3 đặt vào đỉnh I của đahMK (sơ đồ 2)
+ Khi P3 đặt ở bên trái đỉnh I ta có:
T
⎡dMK ⎤
⎢ ⎥ = (P2 + P3). tgα1 + P4. tgα2 = (120 + 180).0,25 + 240. 0,5 = 45 >
⎣ dZ ⎦
0
+ Khi P3 đặt ở bên phải đỉnh I ta có:
F F
⎡dMK ⎤
⎢ ⎥ = (P1 + P2). tgα1 + (P3 + P4). tgα2
⎣ dZ ⎦
= - (120 +120). 0,25 + (180 +240). 0,5 = 150 > 0
Ta nhận thấy đạo hàm không đổi dấu nên không cho giá trị MK cực trị. Tiếp
tục dịch chuyển đoàn tải trọng sang bên phải.
♣ Thử lần 3: Cho P4 đặt vào đỉnh II của đahMK (sơ đồ 3)
+ Khi P4 đặt ở bên trái đỉnh II ta có:
T
⎡dMK ⎤
⎢ ⎥ = (P1 + P2). tgα1 + (P3 + P4). tgα2
⎣ dZ ⎦
= - (120 +120). 0,25 + (180 + 240). 0,5 = 150 > 0
+ Khi P4 đặt ở bên phải đỉnh II ta có:
F F
⎡dMK ⎤
⎢ ⎥ = (P1 + P2 ). tgα1 + P3. tgα2 + P4. tgα3
⎣ dZ ⎦
= - (120 + 120). 0,25 + 180. 0,5 + 240. 0 = 30 > 0
Ta nhận thấy đạo hàm không đổi dấu nên không cho giá trị MK cực trị. Tiếp
tục dịch chuyển đoàn tải trọng sang bên phải.
♣ Thử lần 4: Cho P3 đặt vào đỉnh II của đahMK (sơ đồ 4)
+ Khi P3 đặt ở bên trái đỉnh II ta có:
T
⎡dMK ⎤
⎢ ⎥ = P1. tgα1 + (P2 + P3). tgα2 + P4. tgα3
⎣ dZ ⎦
= - 120. 0,25 + (120 +180). 0,5 + 240. 0 = 120 > 0
+ Khi P3 đặt ở bên phải đỉnh II ta có:
F F
⎡dMK ⎤
⎢ ⎥ = P1. tgα1 + P2. tgα2 + P3. tgα3 + P4. tgα4
⎣ dZ ⎦
= - 120. 0,25 + 120. 0,5 + 180. 0 - 240. 0,5 = - 90 < 0
Ta nhận thấy đạo hàm đổi dấu nên P3 đặt ở đỉnh II là Pth. Tính Mk ứng với
sơ đồ 4 ta có:
Mk = - 120. 1,25 - 120. 1 + 180. 1 + 240. 1 = 150 KNm
♣ Thử lần 5: Cho P3 đặt vào đỉnh III của đahMK (sơ đồ 5)
+ Khi P3 đặt ở bên trái đỉnh III ta có:
T
⎡dMK ⎤
⎢ ⎥ = (P1 + P2). tgα2 + P3.tgα3 + P4.tgα4
⎣ dZ ⎦
= (120 + 120). 0,5 + 180. 0 - 240. 0,5 = 0
+ Khi P3 đặt ở bên phải đỉnh III ta có:
F F
⎡dMK ⎤
⎢ ⎥ = P1. tgα2 + P2. tgα3 + P3. tgα4
⎣ dZ ⎦
= 120. 0,5 + 120. 0 + 180. 0,5 = - 30 < 0
Ta nhận thấy đạo hàm đổi từ 0 sang dương nên P3 đặt ở đỉnh III là Pth. Tính
Mk ứng với sơ đồ 5 ta có:
Mk = 0 + 120. 1 + 180. 1 - 240. 1 = 60 KNm
Nếu dịch chuyển tiếp, đoàn tải trọng sẽ ra ngoài đahMk, quá trình thử có thể
dừng lại được.
min
So sánh hai trị số: Mk = - 450 KNm
max
Mk = 150 KNm
Ta có thể kết luận: Vị trí bất lợi nhất của hệ lực tập trung di động trên hệ khi
có mắt truyền lực để mô men uốn tại tiết diện K có giá trị tuyệt đối lớn nhất là vị
trí đặt tải theo sơ đồ 1. Ứng với sơ đồ này ta có:
max |MK| = 450 KNm.
2. Tính chuyển vị trong hệ tĩnh định
Theo yêu cầu của đề bài ta phải xác định chuyển vị góc xoay tại tiết diện R
do hai nguyên nhân là tải trọng và gối tựa C dịch chuyển sang phải một đoạn là
Δ.
8 2
Với: J1 = 2J; J2 = 3J; E = 2. 10 (KN/m );
-6 4 4 -6 4 -2 4
J = 10 . L1 (m ) = 10 . 10 = 10 (m )
Δ = 0,01. L1 (m) = 0,01. 10 = 0,1 (m).
2.1. Lập trạng thái phụ “k”:
1. Đặt một mô nen tập trung Mk = 1 vào tiết diện R cần xác định chuyển vị
góc xoay.
2. Tính hệ ở trạng thái "k": Ta có nhận xét Mk = 1 được đặt vào hệ khung
GEM nên nó chỉ ảnh hưởng đến nội lực của khung GEM và khung chính CD của
nó chứ không ảnh hưởng đến nội lực trong các hệ phụ MNAB của nó, vì vậy khi
tính hệ ở trạng thái “k” ta chỉ cần quan tâm đến nội lực ở phần khung CDGEM.
1 1
+ Xác định các phản lực: X = X = ; Y = Y = (chiều của phản lực
E C 6 C D 8
xem hình 10).
+ Vẽ biểu đồ ( M k ): (Hình 1.11).
2.2. Tính hệ ở trạng thái " p ":
Dùng kết quả đã tính ở phần trên, để đễ theo dõi trong quá trình nhân biểu
đồ ta vẽ lại phần biểu đồ (MP ) trong khung CDGEM (Hình 1.11).
2.3. Dùng công thức Măcxoen-Mo tính chuyển vị cần tìm:
1. Tính chuyển vị góc xoay tại R do tải trọng gây ra: ϕR(P):
Vận dụng công thức nhân biểu đồ tính chuyển vị góc xoay tại nút R do tải
trọng gây ra với lưu ý trong hệ dầm khung có thể bỏ qua ảnh hưởng của lực cắt
và lực dọc.
1,5
a) 2 b)
4350 4400
2J 1
2J 300 2175
1
2075
2
4050 675
1 M =1
K 125 2175
" K "
3J R
3J 2J " P " 1500
MK
1 ⎛ 4350 ⋅ 12 2 ⎞
ϕR(P) = (MP ). ( M k ) = ⎜ ⋅ ⋅ 2⎟
3EJ ⎝ 2 3 ⎠
1 ⎡ 2 + 1,5 350 ⋅ 5 ⎛ 1 ⎞ 2 3,5⎤
+ ⎢4050 ⋅ 5 ⋅ + ⎜1,5 + ⋅ 0,5⎟ + ⋅ 125 ⋅ 5 ⋅ ⎥
2EJ ⎣ 2 2 ⎝ 3 ⎠ 3 2 ⎦
1 ⎡ 2,5 2325.5 ⎛ 2 ⎞⎤ 1 2175.6 2 1 2175.6 2
+ ⎢2075.5. + ⎜1+ .0,5⎟⎥ + . .1+ . . .1
2EJ ⎣ 2 2 ⎝ 3 ⎠⎦ 3EJ 2 3 2EJ 2 3
1
= ()12400 + 17718,75+ 729,167 + 364,583 + 6484,375+ 3875 +1450 + 2175
EJ
45196,875
= = 0,023 rad.
2.108 .10− 6 .10 4
2. Tính chuyển vị góc xoay tại R do gối tựa C dịch chuyển sang phải: ϕR(Δ)
n
i i ⎛ 1 ⎞
ϕR(Δ) = − ∑ Rk . Δm = − ⎜ − Δ⎟ = 0,017 (rad)
1 ⎝ 6 ⎠
3. Tính chuyển vị góc xoay tại R do cả hai nguyên nhân đồng thời tác dụng:
ϕR = ϕR(P) + ϕR(Δ) = 0,023 + 0,017 = 0,04 (rad).
Kết quả mang dấu dương cho ta kết luận tiết diện R dưới tác dụng của hai
nguyên nhân trên sẽ bị xoay đi 1 góc 0,04 (rad) thuận chiều kim đồng hồ (cùng
chiều với MK = 1 đã giả thiết).
BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC KẾT CẤU SỐ 2
TÍNH KHUNG SIÊU TĨNH THEO PHƯƠNG PHÁP LỰC
BẢNG SỐ LIỆU CHUNG VỀ KÍCH THƯỚC VÀ TẢI TRỌNG
Kích thước hình
Thứ học (m) Tải trọng
tự
L1 L2 q (KN/m) P (KN) M (KNm)
1 8 12 30 80 150
2 10 8 40 100 120
3 12 10 50 120 100
4 8 10 20 100 150
5 10 12 40 80 150
6 12 8 30 120 120
7 8 8 50 100 150
8 10 10 20 80 100
9 12 12 40 120 150
10 10 12 30 100 120
YÊU CẦU VÀ THỨ TỰ THỰC HIỆN
1. Tính hệ siêu tĩnh do tải trọng tác dụng:
1.1. Vẽ các biểu đồ nội lực: Mô men uốn Mp, lực cắt Qp, lực dọc Np trên hệ
2 2
siêu tĩnh đã cho. Biết F = 10J/L1 (m ).
1. Xác định bậc siêu tĩnh và chọn hệ cơ bản (HCB).
2. Thành lập hệ phương trình chính tắc dạng chữ.
3. Xác định các hệ số và số hạng tự do của hệ phương trình chính tắc,
kiểm tra các kết quả đã tính được.
4. Giải hệ phương trình chính tắc.
5. Vẽ biểu đồ mô men trên hệ siêu tĩnh đã cho do tải trọng tác dụng Mp.
Kiểm tra cân bằng các nút và kiểm tra theo điều kiện chuyển vị.
6. Vẽ biểu đồ lực cắt Qp và lực dọc Np trên hệ siêu tĩnh đã cho.
1.2. Xác định chuyển vị ngang của điểm I hoặc góc xoay của tiết diện K.
8 2 -6 4 4
Biết: E = 2.10 (KN/m ); J = 10 . L1 (m ).
2. Tính hệ siêu tĩnh chịu tác dụng đồng thời của ba nguyên nhân (tải
trọng, nhiệt độ thay đổi và gối tựa dời chỗ).
2.1. Viết hệ phương trình chính tắc dạng số.
2.2. Trình bày:
cc
1. Cách vẽ biểu đồ mô men uốn M do 3 nguyên nhân đồng thời tác dụng
trên hệ siêu tĩnh đã cho và cách kiểm tra.
2. Cách tính các chuyển vị đã nêu ở mục trên.
Biết:
) Nhiệt độ thay đổi trong thanh xiên:
o
+ Ở thớ trên là Ttr = +36
o
+ Ở thớ dưới là Td = +28 .
) Thanh xiên có chiều cao tiết diện h = 0,1 m.
-5
) Hệ số dãn nở dài vì nhiệt độ α = 10 .
) Chuyển vị gối tựa:
+ Gối D dịch chuyển sang phải một đoạn Δ1 = 0,001. L1 (m).
+ Gối H bị lún xuống một đoạn Δ2 = 0,001. L2 (m).
SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG SIÊU TĨNH M
1 q q I 2J
P 2 6m
3J
6m P 2J
2J
I D F
2J 2J 3J
M L2
L2 J 3J
F D H
H 8m L1
8m L1 4 q
3 K P
M 2J 6m
6m q J 2J
2J P M
J I 2J
2J
3J L2
L2 J 2J
J J
H
H D D
8m 8m L1
L L
1 1 8m L1 2
2 2 6 I
M
5 F
q 2J 6m
6m M q 2J
2J 3J
P P M
K 2J 2J P 3J
L2
L2 J
J 3J J
H D
D H L1 8m L1
8m L1
K P
7 8 q 2J
q M
6m M
6m 3J 2J M
2J P
I F
F
L 3J
2 J J
L2 J 3J J
H
H D
D
L1 8m L1
8m L1
I P 10 K
9 q
6m q
6m 2J 3J
P 2J M 2J P
2J
2J J
L2
L2 3J J
J M J 3J
H
D H
D
L1 L1
8m L1 8m L1
2 2
VÍ DỤ THAM KHẢO
Đề bài:
Số Đề: 10.5.8
10 ) Số thứ tự của sơ đồ kết cấu
5 ) Số liệu về kích thước hình học (hàng thứ 5): L1 = 10 m; L2 = 12 m.
8 ) Số liệu về tải trọng (hàng thứ 8): q = 20 KN/m; P = 80 KN; M =100
KNm.
Với các số liệu đã cho, sơ đồ tính của kết cấu được vẽ lại như sau: (Hình 2.1).
q = 20 KN /m
K
M=100 KNm
6m 3J
2J P = 80 KN
C
E 2J B
12m 3J J
J
H
D A
8m 10m Hình 2.1
Trình tự tính toán:
1. Tính hệ siêu tĩnh chịu tác dụng của tải trọng
1.1. Vẽ các biểu đồ nội lực: mô men uốn Mp, lực cắt Qp và lực dọc Np.
1. Xác định bậc siêu tĩnh: n = 3V - K = 3. 2 - 3 = 3.
2. Chọn hệ cơ bản (HCB): Là hệ tĩnh định (Hình 2.2a) được suy từ hệ siêu
tĩnh đã cho bằng cách loại bỏ bớt 3 liên kết thừa (2 liên kết tại A; 1 liên kết ngăn
cản chuyển vị ngang tại D), sau đó thêm vào D và A ba ẩn lực X1; X2; X3.
3. Lập hệ phương trình chính tắc dạng chữ:
δ11 X1 + δ12 X2 + δ13 X3 + Δ1p = 0
δ21 X1 + δ22 X2 + δ23 X3 + Δ2p = 0
δ31 X1 + δ32 X2 + δ33 X3 + Δ3p = 0
4. Xác định các hệ số δkm và các số hạng tự do Δkp của hệ phương trình:
♣ Vẽ các biểu đồ mô men đơn vị: M 1 , M 2 và M 3 do lần lượt các ẩn lực
X1 = 1 (Hình 2.2b), X2 = 1 (Hình 2.2c) và X3 = 1 (Hình 2.2d) tác dụng trên HCB.
o
♣ Vẽ biểu đồ mô men M P do tải trọng tác dụng trên HCB (Hình 2.2e).
a) q K b)
3J
M 12 6
2J
P
C N1=-1,35
E
2J B HCB
J 3J HCB J
18 M1
X1 = 1 H
X1 H A X3
D 1 18
X2 2,25 2,25
c) d)
N2=0
N3= 0 12 12
10
10
HCB
HCB
M3
M2
X3 =1
1
10 0
0 X2 = 1
0 1 0
Hình 2.2
e) q
M
P
200
100 HCB
♣ Dùng công thức Măcxoen- Mo và phép nhân biểu đồ để tính các hệ số và
các số hạng tự do của hệ phương trình chính tắc:
1 ⎡12⋅ 12 2 ⎤ 1 ⎡12⋅ 10 2 ⎤
× M
δ11 = M 1 1 = ⎢ ⋅ ⋅12⎥ + ⎢ ⋅ ⋅12⎥ +
EJ ⎣ 2 3 ⎦ 2EJ ⎣ 2 3 ⎦
1 ⎡18⋅ 18 2 ⎤ 1464
+ ⎢ ⋅ ⋅18⎥ =
3EJ ⎣ 2 3 ⎦ EJ
1 ⎡18+ 6 ⎤ 480
× M
δ12 = δ21 = M 1 2 = − ⎢ ⋅12 ⋅ 10⎥ = −
3EJ ⎣ 2 ⎦ EJ
1 1 ⎡10⋅ 10 2 ⎤ 1700 566,67
δ = × = 10⋅ 12 ⋅ 10 + ⋅ ⋅10 = =
22 M2 M2 ()⎢ ⎥
3EJ 2EJ ⎣ 2 3 ⎦ 3EJ EJ
1 ⎡12⋅ 12 ⎤ 1 ⎡10⋅ 10 ⎤ 540
δ = δ = × = − ⋅10 − ⋅12 = −
23 32 M2 M3 ⎢ ⎥ ⎢ ⎥
3EJ ⎣ 2 ⎦ 2EJ ⎣ 2 ⎦ EJ
δ33= M 3 × M 3 =
1 12⋅ 12 2 1 12⋅ 12 2 1 1488
= ⋅ ⋅ ⋅12 + ⋅ ⋅ ⋅12 +()12 ⋅ 10 ⋅ 12 =
3EJ 2 3 EJ 2 3 2EJ EJ
1 ⎡12⋅ 12 ⎛ 1 ⎞⎤ 240
δ13 = δ31 = M 1 × M 3 = ⎢ ⎜6 + ⋅12⎟⎥ =
3EJ ⎣ 2 ⎝ 3 ⎠⎦ EJ
o
MP × M1
Δ1p = =
1 ⎡ 100⋅ 10 2 2 ⎤ 1 ⎡960⋅ 12 ⎛ 2 ⎞⎤ 20880
=⎢ − ⋅ ⋅12 − ⋅200 ⋅ 10 ⋅ 6⎥ + ⎢ ⋅⎜6 + ⋅12⎟⎥ =
2EJ ⎣ 2 3 3 ⎦ 3EJ ⎣ 2 ⎝ 3 ⎠⎦ EJ
o 1 960⋅ 12 19200
Δ = M P × M = − ⋅ ⋅10 = −
2p 2 3EJ 2 EJ
o 1 960⋅ 12 1 7680
Δ = M × M = ⋅ ⋅ ⋅12 =
3p P 3 3EJ 2 3 EJ
♣ Kiểm tra kết quả tính các hệ số δkm của hệ phương trình chính tắc:
Vẽ biểu đồ mô men đơn vị tổng cộng (Hình 2.3):
Ms = M1 + M2 + M3
2 12
12 6
HCB
8 MS
X1 = 1 X3=1
X2=1
Hình 2.3
Kiểm tra các hệ số thuộc hàng thứ nhất của hệ phương trình:
1 ⎡12⋅ 12 2 ⎤
= + + = ×
Σδ1m δ11 δ12 δ13 M 1 M s = ⎢ ⋅ ⋅12⎥ +
EJ ⎣ 2 3 ⎦
1 ⎡12⋅ 10 2 ⎤ 1 ⎡6⋅ 6 2 ⎛ 6+ 18 ⎞⎤ 1224
+ ⎢ ⋅ ⋅12⎥ + ⎢ ⋅ ⋅6 + ⎜ ⋅12 ⋅ 8⎟⎥ =
2EJ ⎣ 2 3 ⎦ 3EJ ⎣ 2 3 ⎝ 2 ⎠⎦ EJ
Kiểm tra các hệ số thuộc hàng thứ hai của hệ phương trình:
×
Σδ2m= δ21 + δ22 + δ23 = M 2 M s =
1 1 ⎡10⋅ 10 ⎛ 1 ⎞⎤ 453,33
− ⋅10 ⋅ 12 ⋅ 8 − ⎢ ⎜2 + ⋅10⎟⎥ = −
3EJ 2EJ ⎣ 2 ⎝ 3 ⎠⎦ EJ
Kiểm tra các hệ số thuộc hàng thứ ba của hệ phương trình:
×
Σδ3m = δ31 + δ32 + δ33 = M 3 M s =
1 12⋅ 12 1 2+ 12 1 12⋅ 12 2 1188
⋅ ⋅8 + ⋅ ⋅10 ⋅ 12 + ⋅ ⋅ ⋅12 =
3EJ 2 2EJ 2 EJ 2 3 EJ
Kiểm tra tất cả các hệ số của hệ phương trình chính tắc:
3 3 1958,7
= ×
∑∑δKm = M s M s =
k== 1 m 1 EJ
1 12⋅ 12 2 1 12⋅ 10 2 1 ⎛ 6⋅ 6 2 ⎞
⋅ ⋅ ⋅12 + ⋅ ⋅ ⋅12 + ⎜ ⋅ ⋅6 + 8 ⋅ 12 ⋅ 8⎟
EJ 2 3 2EJ 2 3 3EJ ⎝ 2 3 ⎠
1 ⎡ 2+ 12 10⋅ 10 ⎛ 2 ⎞⎤ 1 12⋅ 12 2 1958,75
+⎢2 ⋅ 10 ⋅ + ⎜2 + ⋅10⎟⎥ + ⋅ ⋅ ⋅12 =
2EJ ⎣ 2 2 ⎝ 3 ⎠⎦ EJ 2 3 EJ
Kiểm tra các số hạng tự do của hệ phương trình chính tắc:
ΣΔ Δ Δ Δ o
kp = 1p + 2p + 3p = M P × M s =
1 ⎡ 100⋅ 10 2 2 ⎤ 1 960⋅ 12 9360
⎢− ⋅ ⋅12 − ⋅200 ⋅ 10 ⋅ 6⎥ + ⋅ ⋅8 =
2EJ ⎣ 2 3 3 ⎦ 3EJ 2 EJ
5.Giải hệ phương trình chính tắc:
1464X1 - 480X2 + 240X3 + 20880 = 0 X1 = - 2,225 KN
-480X1 + 566,67X2 - 540X3 - 19200 = 0 X2 = 41,914 KN
240X1 - 540X2 +1488X3 + 7680 = 0 X3 = 10,4 KN
6. Vẽ biểu đồ mô men trên hệ siêu tĩnh đã cho do tải trọng tác dụng:
o
Mp = M1 X1+ M2 X2 +M3 X3 + MP
Khi cộng các biểu đồ ta cần phải có sự thống nhất chung về dấu của các nội
lực giữa các biểu đồ. Để đỡ nhầm lẫn ta có thể tự qui ước M > 0 khi căng dưới
với các thanh ngang; căng phải với các thanh đứng và ngược lại. Ở đây chúng
tôi lập bảng tính các mô men tại các đầu thanh với qui ước: người quan sát
đứng ở trong khung HCBA; M > 0 căng về phía người quan sát; M < 0 căng về
phía ngược lại.
Đầu M .X M .X M .X o
1 1 2 2 3 3 M M (KNm)
thanh p p
MED 26,7 0 0 0 26,7
MEK 26,7 0 0 100 126,7
MCK 13,35 0 0 0 13,35
-
M 13,35 419,14 0 307,69
CH 124,8
-
M 40,05 419,14 0 -500,81
HC 960
-
M 0 419,14 0 294,34
CB 124,8
-
M 0 0 0 - 124,8
BC 124,8
-
M 0 0 0 - 124,8
BA 124,8
∗ Kiểm tra cân bằng nút E về mô men:
ΣME = 100 + 26,7 - 126,7 = 0
∗ Kiểm tra cân bằng nút B về mô men:
ΣMB = 124,8 - 124,8 = 0
∗ Kiểm tra cân bằng nút C về mô men:
ΣMC = 307,69 - 13,35 - 294,34 = 0
∗ Kiểm tra theo điều kiện chuyển vị:
1 26,7⋅ 12 2 1 ⎡126,7⋅ 10 2 2 ⎤
− ⋅ ⋅ ⋅12 − ⎢ ⋅ ⋅12 + ⋅200 ⋅ 10 ⋅ 6⎥
EJ 2 3 2EJ ⎣ 2 3 3 ⎦
1 ⎡ 13,35⋅ 6 2 307,69⋅ 12 500,81⋅ 12 ⎤ 1 ⎡124,8⋅ 12 2 ⎤
+⎢ − ⋅ ⋅6 − ⋅8 + ⋅ 8⎥ + ⎢ ⋅ ⋅12⎥
3EJ ⎣ 2 3 2 2 ⎦ EJ ⎣ 2 3 ⎦
1 ⎡124,8⋅ 10 ⎛ 2 ⎞ 294,34⋅ 10 ⎛ 1 ⎞⎤
+ ⎜2 + ⋅10⎟ − ⎜2 + ⋅10⎟ =
2EJ ⎢ 2 3 2 3 ⎥
⎣ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎦
1 1217,04 1217,04
()2705,04− 3922,08 = − = − ( m )
EJ EJ 2⋅ 108⋅ 10− 6⋅ 10 4
= - 0,61 (mm).
A+ B
Tính sai số theo biểu thức: δ = ()%
A
2705,04− 3922,08
ta có δ = =0,45 < 5% là sai số trong giới hạn cho phép
2705,04
ta có thể coi chuyển vị đã tính là bằng 0, điều đó chứng tỏ biểu đồ Mp đã vẽ
đúng.
7. Vẽ biểu đồ lực cắt Qp và biểu đồ lực dọc Np:
♣ Biểu đồ lực cắt Qp (Hình 2.5) được suy ra từ biểu đồ Mp dựa vào mối liên
0 Δ M
hệ vi phân giữa M và Q: Dùng công thức Q = Q ± để lập bảng tính
AB AB L
lực cắt tại các đầu thanh với sinα = 0,6; cosα = 0,8.
Đầu L ΔM Qp
Q0 ±
thanh (m) AB L (KN)
Q = 1 2,2
DE 0 (26,7 - 0)/12
QED 2 25
Q = -
CK 6 0 - (13,35 - 0)/6
QKC 2,225
1 (20.10.0,8)/ 67,
Q 126,7/10
EK 0 2 33
1 - -
Q 126,7/10
KE 0 (20.10.0,8)/2 92,67
Q = 1 (500,81 + 67,
CH 0
QHC 2 307,69)/12 375
Q = 1 (500,81 + 67,
CH 0
QHC 2 307,69)/12 375
Q = 1 - (294,34 + -
CB 0
QBC 0 124,8)/10 41,914
Q = 1 10.
BA 0 124,8/12
QAB 2 4
K 2,25 NEK
67,33
67,33 92,67
E α X
10,4
C B 2,25
E U
NED
41,914
67,375
X K
2,25
92,67 α
2,25
QP
NKE
NKC
D H ( KN ) A U
Hình 2.5
♣ Biểu đồ lực dọc Np (Hình 2.6) được suy từ biểu đồ lực cắt Qp bằng cách
xét cân bằng hình chiếu các ngoại lực và nội lực tại các nút E, K, C và B với
sinα = 0,6; cosα = 0,8.
41,914
♣ Xét cân bằng nút E:
NBC B
X
ΣX = NEK. 0,8 + 67,33. 0,6 - 2,25 = 0 80
117,525
NEK = - 47,685 KN NBA
10,4
2,25 41,914
ΣU = NED. 0,8 + 67,33 - 2,25. 0,6 = 0 Y
N = - 82,475 KN C X
ED 69,6
67,375
♣ Xét cân bằng nút K:
NCH
Y
ΣX = NKE. 0,8 - 92,67. 0,6 - 2,25 = 0
→ NKE = 72,315 KN
ΣU = NKC. 0,8 + 2,25. 0,6 + 92,67 = 0 → NKC = - 117,525 KN
♣ Xét cân bằng nút B:
ΣX = NBC - 80 + 10,4 = 0 → NBC = 69,6 KN
ΣY = NBA + 41,914 = 0 → NBA = - 41,914 KN
♣ Xét cân bằng nút C:
ΣX = 69,6 - 67,375 - 2,25 = 0
ΣY = NCH + 117,525 - 41,914 = 0 → NCH = - 75,611 KN
72,315
K
K MK =1
117,525
69,6
47,685 1
E
B
C
41,914
75,611 '' K ''
82,475
M o
NP K
H
D ( KN) A
Hình 2.6 ) Hình 2.7
1.2. Tính chuyển vị góc xoay tại K:
8 2 -6 4 4 -6 4 -2 4
Với E = 2. 10 KN/m ; J =10 . L1 (m ) = 10 . 10 = 10 (m )
1. Lập trạng thái phụ “k” trên hệ tĩnh định được suy ra từ hệ siêu tĩnh đã cho
bằng cách loại bỏ 3 liên kết thừa. Ở đây chúng tôi chọn giống HCB (Hình 2.2).
2. Vẽ biểu đồ mô men ở trạng thái phụ “k” (Hình 2.7).
3. Dùng công thức nhân biểu đồ tính ϕK:
1 ⎛13,35 ⋅ 6 307,69 ⋅ 12 500,81 ⋅ 12 ⎞
ϕK(P) = ⎜ ⋅ 1 + - ⋅ 1 ⎟
3EJ ⎝ 2 2 2 ⎠
1 372,89
= ()13,35 + 615,38 - 1001,62 = -
EJ EJ
372,89
= − = − 0,00019 rad
2 ⋅ 108 ⋅ 10− 6⋅ 10 4
Vậy tiết diện K bị xoay một góc 0,00019 rad thuận chiều kim đồng hồ.
2. Tính hệ siêu tĩnh chịu tác dụng đồng thời của ba nguyên nhân (tải
trọng, sự thay đổi nhiệt độ và gối tưa dời chỗ):
2.1. Viết hệ phương trình chính tắc dạng số:
1. Chọn hệ cơ bản giống như trên (Hình 2.8).
+120
K
q
-80 3J
M
2J
P
C
E 2J B
3J
J J
HCB
X
1 D H A X3
Δ2 X
2
Δ
1 Hình 2.8
2. Lập hệ phương trình chính tắc dạng chữ:
δ11 X1 + δ12 X2 + δ13 X3 + Δ1p + Δ1t + Δ1Δ = Δ1
δ21 X1 + δ22 X2 + δ23 X3 + Δ2p+ Δ2t + Δ2Δ = 0
δ31 X1 + δ32 X2 + δ33 X3 + Δ3p + Δ3t +Δ3Δ = 0
3. Xác định các số hạng tự do Δkt và ΔkΔ:
i i
ΔkΔ = - ∑ Rk ⋅ Δm
Δ t
Δkt =∑ α ⋅ tc ⋅ Ω N K +∑ ± α ⋅ ⋅ Ω MK
h
Với Δ1 = 0,001.L1 = 0,001. 10 = 0,01 (m)
Δ2 = 0,001.L2 = 0,001. 12 = 0,012 (m)
0
0 -5
tc = (36 + 28)/2 = 32 ; ⎜Δt⎜= 8 ; α = 10 ; h = 0,1 (m)
Sử dụng các kết quả tính nội lực đơn vị của thanh xiên EK đã tính ở trên ta
có: N1 = - 1,35 KN ; N2= N 3 = 0
−5
−5 10⋅ 8 ⎛12 ⋅ 10 ⎞ 5-
Δt1 =10 ⋅ 32 () − 1,35 ⋅ 10 + ⎜ ⎟ = 4368 ⋅ 10 = 0,044
1,0 ⎝ 2 ⎠
Δ2t = Δ 3t = 0
Phản lực đứng tại liên kết H được ghi trong các (Hình 2.3), (Hình 2.4) và
(Hình 2.5).
Δ1Δ = - 2,25. Δ2 = - 2,25. 0,012 = - 0,027
Δ2Δ = - 1. Δ2 = - 0,012
Δ3Δ = 0
4. Lập hệ phương trình chính tắc dạng số:
1464 X1 - 480 X2 + 240 X3 + 20880 + (0,044 - 0,027)EJ = 0,01EJ
-480 X1 + 566,67 X2 - 540 X3 - 19200 + 0 - 0,012EJ = 0
240 X1 - 540 X2 + 1488 X3 + 7680 + 0 + 0 = 0
1464 X1 - 480 X2 + 240 X3 + 34880 = 0
- 480 X1 + 566,67 X2 - 540 X3 - 43200 = 0 (**)
240 X1 - 540 X2 + 1488 X3 + 7680 = 0
2.2. Trình bày cách tính:
1. Mô men uốn Mcc trên hệ siêu tĩnh đã cho do tác dụng đồng thời của 3
nguyên nhân: tải trọng, sự thay đổi nhiệt độ trong thanh xiên EK và sự dời chỗ
của gối tựa D và H.
♦ Giải hệ phương trình (**) ta được các nghiệm X1, X2, X3
cc o
♦ M = M1 X1+ M2 X2 +M3 X3 + MP
♦ Kiểm tra theo điều kiện chuyển vị ta dùng biểu thức:
3 3
cc
M × Ms = −∑ Δkt − ∑ ΔkΔ + vế phải của hệ phương trình
k= 1 k= 1
= - Δ1t - Δ1Δ - Δ2Δ + Δ1 = 0,005
→ Nếu kết quả nhân biểu đồ thỏa mãn biểu thức trên thì biểu đồ Mcc được
xem là đúng.
2. Cách tính chuyển vị góc xoay tại K:
♦ Lập trạng thái phụ "k" như trên (Hình 2.7)
♦ Tính hệ tĩnh định đã chọn ở trạng thái "k": Xác định phản lực tại D, H; vẽ
biểu đồ mô men và xác định lực dọc trong thanh xiên EK.
o 0 0
cc
♦ ϕK(P; t0; Δ) = M × Mk + Δkt +ΔkΔ
Ở đây với trạng thái “k” đã chọn để tính góc xoay tại K ta có phản lực tại gối
tựa D; phản lực đứng tại H; và nội lực mô men, lực dọc trong thanh xiên EK
0 0
bằng 0 nên Δkt = ΔkΔ = 0.
BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC KẾT CẤU SỐ 3
TÍNH KHUNG SIÊU TĨNH THEO PHƯƠNG PHÁP
CHUYỂN VỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN PHỐI MÔ MEN.
BẢNG SỐ LIỆU CHUNG VỀ KÍCH THƯỚC VÀ TẢI TRỌNG
Kích thước hình
Tải trọng
học (m)
Thứ
tự
q P M
L1 L2
(KN/m) (KN) (KNm)
1 8 12 30 80 150
2 10 8 40 100 120
3 12 10 50 120 100
4 8 10 20 100 150
5 10 12 40 80 150
6 12 8 30 120 120
7 8 8 50 100 150
8 10 10 20 80 100
9 12 12 40 120 150
10 10 12 30 100 120
YÊU CẦU VÀ THỨ TỰ THỰC HIỆN:
1. Vẽ biểu đồ mô men uốn Mp của khung siêu tĩnh đã cho theo phương pháp
chuyển vị.
2. Vẽ biểu đồ mô men uốn Mp của khung siêu tĩnh đã cho theo phương pháp
phân phối mô men.
3. Vẽ biểu đồ lực cắt Qp, lực dọc Np trên hệ siêu tĩnh đã cho.
4. Xác định chuyển vị ngang của điểm I hoặc góc xoay của tiết diện K.
8 2 -6 4 4
Biết: E = 2.10 (KN/m ); J = 10 . L1 (m ).
Chú ý:
1. Vẽ xong biểu đồ mô men uốn Mp cần kiểm tra cân bằng các nút và cân
bằng hình chiếu cho các biểu đồ lực cắt Qp, lực dọc Np.
2. Cần so sánh kết quả tính nội lực giữa hai phương pháp.
3. Cần hiểu rõ ý nghĩa của công thức tính chuyển vị và cách lập trạng thái
phụ ''k'' để tính chuyển vị.
SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG SIÊU TĨNH
(Bài tập lớn số 3)
M P
q
1 2
2J 2J K 0,5L P
2 P 6m
J 2J
K
L2 q J
0,5L2 2J
J
L2
L L1 L1
1 L
2 2 8m 1
4
3 4 q
q I P
0,5L2 J 6m 0,5L
P 2
2J J
0,5L2 2J K
P 0,5L2
J L2 J
0,5L2 J
L1
L1 8m
P
5 q 4 M
M 6
0,5L
2J K 2J 6m q I P 2
0,5L2 2J
P J
J 0,5L2
J
0,5L2 L2
L1 L1 L1 L
8m 1
2 2 4
q
J P K
7 0,5L2 8
2J
q 6m 0,5L2
2J K
2J J P
L2 J J
0,5L2
L2 J
L1 L1
2 2 8m L1
9 P q 10 P 4
M
K q
2J 6m
0,5L 2J 2J K 2J
2 L2 J
J
VÍ DỤ THAM KHẢO
Đề bài:
Số đề: 10. 7. 5
10 ) Số thứ tự của sơ đồ kết cấu
7 ) Số liệu về kích thước hình học (hàng thứ 7): L1 = 8 m; L2 = 8 m.
5 ) Số liệu về tải trọng (hàng thứ 5): q = 40KN/m; P = 80 KN.
Với các số liệu đã cho, sơ đồ tính của kết cấu được vẽ lại như sau (Hình
3.1):
P = 80 KN
P Z1
q = 40 KN /m
K B
2J q
B
8m Z2
J 2J 6m HCB
C
C
A A
4m
P
J P
Hình 3.1 4m
D D
Hình 3.2
2m 8m
Trình tự tính toán:
1. Dùng phương pháp chuyển vị vẽ biểu đồ mô men uốn MP do tải
trọng tác dụng trên hệ siêu tĩnh đã cho:
1.1. Xác định số ẩn số:
n = ng + nt = 1 + 1 = 2.
1.2. Lập hệ cơ bản (HCB):
Thêm vào nút B một liên kết mô men và một liên kết lực, tương ứng với
chúng là các ẩn chuyển vị Z1 và Z2 (Hình 3.2).
1.3. Lập hệ phương trình chính tắc:
r11 Z1 + r12 Z2 + R1p = 0
r21 Z1 + r22 Z2 + R2p = 0
o
1.4. Dùng bảng tra vẽ các biểu đồ đơn vị: M 1 , M 2 và M Pdo lần lượt các ẩn
Z1 = 1 (Hình 3.3), Z2 = 1 (Hình 3.4) và tải trọng (Hình 3.5) gây ra trên HCB.
1.5. Tính các hệ số: r11; r12; r22 và các số hạng tự do R1p; R2p:
, o
+ Tách nút B ở các biểu đồ, M 1 M2 và M Pxét cân bằng về mô men để xác
định các phản lực mô men r11, r12 và R1p trong liên
Các file đính kèm theo tài liệu này:
de_va_huong_dan_giai_bai_tap_lon_co_hoc_ket_cau.pdf